JP2018139478A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータの回転角度検出器により検出された回転角度の検出値に基づいてモータを回転駆動するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that rotationally drives a motor based on a detected value of a rotation angle detected by a rotation angle detector of a rotor.
従来、ロータの回転角度検出器により検出された回転角度の検出値に基づいてモータを回転駆動するモータ制御装置には、製造工程における回転角度検出器の取り付けばらつきにより、回転角度の検出値が実際の回転角度から乖離してモータトルクが低下することを抑制するために、モータの各相コイルに対して所定配分量でロック電流を供給し、かかるロック電流に対応する既知の励磁角度と、回転角度検出器により検出された回転角度の検出値と、の偏差を予め演算し、この偏差に応じた補正値によって回転角度の検出値を補正しつつモータを回転駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, in a motor control device that rotates a motor based on a detected value of a rotation angle detected by a rotor rotation angle detector, the detected value of the rotation angle is actually measured due to variations in the installation of the rotation angle detector in the manufacturing process. In order to prevent the motor torque from deviating from the rotation angle of the motor, a lock current is supplied to each phase coil of the motor with a predetermined distribution amount, and a known excitation angle corresponding to the lock current and the rotation It is known that a deviation between a detected value of the rotation angle detected by the angle detector is calculated in advance, and the motor is rotated while correcting the detected value of the rotation angle by a correction value corresponding to this deviation ( For example, see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１では、励磁角度と回転角度の検出値との偏差がロータの磁極対間でばらつく可能性を考慮せずに、１つの励磁角度に対する回転角度の検出値の偏差により、回転角度検出器により検出された回転角度の検出値を全て一様に補正しているため、回転角度出器により検出された回転角度の検出値と実際の回転角度との乖離による影響を低減し難くなるおそれがある。 However, in Patent Document 1, without considering the possibility that the deviation between the excitation angle and the detected value of the rotation angle varies between the magnetic pole pairs of the rotor, the rotation angle is detected by the deviation of the detected value of the rotation angle with respect to one excitation angle. Since all the detection values of the rotation angle detected by the detector are uniformly corrected, it is difficult to reduce the influence of the deviation between the detection value of the rotation angle detected by the rotation angle generator and the actual rotation angle. There is a fear.
そこで、本発明は以上のような問題点に鑑み、ロータの回転角度検出器により検出された回転角度と実際の回転角度との乖離による影響を一層低減するモータ制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention has an object to provide a motor control device that further reduces the influence of the difference between the rotation angle detected by the rotation angle detector of the rotor and the actual rotation angle. To do.
このため、本発明に係るモータ制御装置は、ロータの回転角度検出器により検出された回転角度の第１検出値に基づいてモータを回転駆動するものであって、モータを回転駆動しないときに、ステータのコイルのうち２相に通電する通電モードを所定時間毎に切り替えて複数の励磁角度で順次励磁し、励磁毎に回転角度検出器により検出された回転角度の第２検出値と当該第２検出値を検出したときの励磁による励磁角度との偏差を演算し、モータを回転駆動するときに回転角度検出器により検出された回転角度の第１検出値を上記偏差に基づいて補正する。 For this reason, the motor control device according to the present invention rotates the motor based on the first detection value of the rotation angle detected by the rotation angle detector of the rotor, and when the motor is not rotated, The energization mode for energizing two phases of the coils of the stator is switched at predetermined time intervals to sequentially excite at a plurality of excitation angles, and the second detected value of the rotation angle detected by the rotation angle detector for each excitation and the second A deviation from the excitation angle due to excitation when the detection value is detected is calculated, and the first detection value of the rotation angle detected by the rotation angle detector when the motor is driven to rotate is corrected based on the deviation.
本発明のモータ制御装置によれば、ロータの回転角度検出器により検出された回転角度の検出値と実際の回転角度との乖離による影響を一層低減することができる。 According to the motor control device of the present invention, it is possible to further reduce the influence due to the difference between the detected value of the rotation angle detected by the rotation angle detector of the rotor and the actual rotation angle.
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本発明に係るモータ制御装置の適用例を示した回路構成図である。ブラシレスモータ１００及びレゾルバ２００と接続されたコントローラ３００は、レゾルバ２００の出力信号に基づいてブラシレスモータ１００を駆動するモータ制御装置をなす。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an application example of a motor control device according to the present invention. The controller 300 connected to the brushless motor 100 and the resolver 200 constitutes a motor control device that drives the brushless motor 100 based on the output signal of the resolver 200.
ブラシレスモータ１００は、エンジンの冷却システムにおいて冷媒を圧送する電動ウォータポンプの駆動源や自動変速機用の油圧ポンプシステムに組み込まれた電動オイルポンプの駆動源等、様々な車載用アクチュエータの駆動源として適用可能である。 The brushless motor 100 is used as a drive source for various on-vehicle actuators such as a drive source for an electric water pump that pumps refrigerant in an engine cooling system and a drive source for an electric oil pump incorporated in a hydraulic pump system for an automatic transmission. Applicable.
ブラシレスモータ１００は、３相の直流同期電動機であり、３相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗを備えたステータ（固定子）１１０と、ステータ１１０に対して回転可能に支持されたロータ（永久磁石回転子）１２０と、を有している。ステータ１１０において、Ｕ相コイル１１０Ｕは、３つのコイル片Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３が並列接続されて構成され、Ｖ相コイル１１０Ｖは、３つのコイル片Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が並列接続されて構成され、Ｗ相コイル１１０Ｗは、３つのコイル片Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が並列接続されて構成されている。Ｕ相コイル１１０Ｕの一端ｔｕａ、Ｖ相コイル１１０Ｖの一端ｔｖａ、及びＷ相コイル１１０Ｗの一端ｔｗａは、コントローラ３００と接続され、Ｕ相コイル１１０Ｕの他端ｔｕｂ、Ｖ相コイル１１０Ｖの他端ｔｖｂ、及びＷ相コイル１１０Ｗの他端ｔｗｂは、中性点ＮでＹ結線されている。 The brushless motor 100 is a three-phase DC synchronous motor, and includes a stator (stator) 110 having three-phase coils 110U, 110V, and 110W, and a rotor (permanent magnet rotor) that is rotatably supported with respect to the stator 110. 120). In the stator 110, the U-phase coil 110U is configured by connecting three coil pieces U 1 , U 2 , U 3 in parallel, and the V-phase coil 110V has three coil pieces V 1 , V 2 , V 3 in parallel. The W-phase coil 110 </ b > W is configured by connecting three coil pieces W 1 , W 2 , and W 3 in parallel. One end t ua of the U-phase coil 110U, one end t va of the V-phase coil 110V, and one end t wa of the W-phase coil 110W are connected to the controller 300, and the other end t ub of the U-phase coil 110U is connected to the V-phase coil 110V. The other end t vb and the other end t wb of the W-phase coil 110W are Y-connected at a neutral point N.
図２を参照して、ブラシレスモータ１００の具体的な構造について説明する。
ステータ１１０は、筒状の電機子鉄心１１１を有している。電機子鉄心１１１は、磁性鋼板から打ち抜かれた薄板を軸方向に複数積層して加締め結合することで形成され、その内周面側で周方向に等間隔に配列された複数の突極磁極１１２を有している。隣接する突極磁極１１２の間にはスロット１１３が形成され、突極磁極１１２にはスロット１１３を介して３相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗが巻回してある。本例では、突極磁極１１２が機械角４０deg間隔で９つ形成され（従ってスロット１１３が９つ形成され）、９つの突極磁極１１２には、スロット１１３を介して、Ｕ相コイル１１０Ｕの３つのコイル片Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３、Ｖ相コイル１１０Ｖの３つのコイル片Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、及びＷ相コイル１１０Ｗの３つのコイル片Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を、周方向でＵ１→Ｖ１→Ｗ１→Ｕ２→Ｖ２→Ｗ２→Ｕ３→Ｖ３→Ｗ３の順番で巻き回してある。
A specific structure of the brushless motor 100 will be described with reference to FIG.
The stator 110 has a cylindrical armature core 111. The armature core 111 is formed by laminating a plurality of thin plates punched from a magnetic steel plate in the axial direction and caulking and joining them, and a plurality of salient poles arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface side thereof 112. Slots 113 are formed between adjacent salient poles 112, and three-phase coils 110 U, 110 V, and 110 W are wound around the salient poles 112 via the slots 113. In this example, nine salient pole magnetic poles 112 are formed at a mechanical angle of 40 deg (thus nine slots 113 are formed), and the nine salient pole magnetic poles 112 are connected to three U-phase coils 110U via the slots 113. one of the coil pieces U 1, U 2, U 3 , 3 single coil pieces of the V-phase coil 110V V 1, V 2, V 3, and W-phase three coils pieces W 1 of the coil 110W, W 2, W 3, It is wound in the order of U 1 → V 1 → W 1 → U 2 → V 2 → W 2 → U 3 → V 3 → W 3 in the circumferential direction.
Ｕ相コイル１１０Ｕの３つのコイル片Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３、Ｖ相コイル１１０Ｖの３つのコイル片Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、及びＷ相コイル１１０Ｗの３つのコイル片Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３はステータ１１０の外側からみて同一方向に巻き回してある。３つのコイル片Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３において巻き始めが一端ｔｕａに接続されるとともに巻き終わりが他端ｔｕｂに接続され、３つのコイル片Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３において巻き始めが一端ｔｖａに接続されるとともに巻き終わりが他端ｔｖｂに接続され、３つのコイル片Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３において巻き始めが一端ｔｗａに接続されるとともに巻き終わりが他端ｔｗｂに接続される。突極磁極１１２と３相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗとの間は、例えば突極磁極１１２の樹脂モールドや３相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗの樹脂被覆等によって電気的に絶縁されている。 Three coil pieces U 1 , U 2 and U 3 of the U-phase coil 110U, three coil pieces V 1 , V 2 and V 3 of the V-phase coil 110V, and three coil pieces W 1 and W of the W-phase coil 110W 2 and W 3 are wound in the same direction as viewed from the outside of the stator 110. In the three coil pieces U 1 , U 2 , U 3 , the winding start is connected to one end t ua and the winding end is connected to the other end t ub , and winding starts in the three coil pieces V 1 , V 2 , V 3 . Is connected to one end t va and the winding end is connected to the other end t vb , and the winding start is connected to one end t wa and the winding end is connected to the other end t in the three coil pieces W 1 , W 2 , and W 3 . connected to wb . The salient pole 112 and the three-phase coils 110U, 110V, 110W are electrically insulated by, for example, resin molding of the salient pole 112, resin coating of the three-phase coils 110U, 110V, 110W, or the like.
ロータ１２０は、筒状のステータ１１０の中央部空間においてステータ１１０と同一方向の軸を中心として回転可能に配置され、ステータ１１０に対するロータ１２０の回転軸となるシャフト１２１と、シャフト１２１の径方向周囲に固定された円筒状のヨーク１２２と、ヨーク１２２の外周に沿って固定された永久磁石１２３と、を有している。ヨーク１２２は、例えば磁性鋼板の薄板を軸方向に複数積層して結合される。永久磁石１２３は、ヨーク１２２の外周に沿ってシャフト１２１の軸中心に等角度に延びる複数の磁極が周方向に均等に配置されることで構成され、永久磁石１２３の隣接する磁極の極性は、相互に反対となるように着磁されている。ロータ１２０がステータ１１０に対して回転可能に支持されることで、永久磁石１２３と突極磁極１１２とがエアギャップ（空隙）を介して径方向で対向する。本実施形態では、永久磁石１２３は、６つの磁極（Ｎ１極，Ｓ１極，Ｎ２極，Ｓ２極，Ｎ３極，Ｓ３極）が機械角６０degごとに配置され、第１磁極対（Ｎ１極，Ｓ１極）、第２磁極対（Ｎ２極，Ｓ２極）、第３磁極対（Ｎ３極，Ｓ３極）の３つの磁極対により構成されて極対数Ｐを３としている。したがって、ブラシレスモータ１００は、６極９スロットで集中巻の３相ブラシレスモータを構成している。 The rotor 120 is disposed so as to be rotatable about an axis in the same direction as the stator 110 in the central space of the cylindrical stator 110, and a shaft 121 that serves as a rotation axis of the rotor 120 with respect to the stator 110, and a radial periphery of the shaft 121 And a permanent magnet 123 fixed along the outer periphery of the yoke 122. For example, the yoke 122 is joined by laminating a plurality of thin magnetic steel plates in the axial direction. The permanent magnet 123 is configured by arranging a plurality of magnetic poles extending at equal angles along the outer periphery of the yoke 122 at an equal angle to the axial center of the shaft 121 in the circumferential direction. Magnetized so as to be opposite to each other. Since the rotor 120 is rotatably supported with respect to the stator 110, the permanent magnet 123 and the salient pole magnetic pole 112 face each other in the radial direction through an air gap (gap). In the present embodiment, the permanent magnet 123 has six magnetic poles (N 1 pole, S 1 pole, N 2 pole, S 2 pole, N 3 pole, S 3 pole) arranged at every mechanical angle of 60 deg. It is composed of three magnetic pole pairs, a pair (N 1 pole, S 1 pole), a second magnetic pole pair (N 2 pole, S 2 pole), and a third magnetic pole pair (N 3 pole, S 3 pole). Is set to 3. Therefore, the brushless motor 100 forms a concentrated winding three-phase brushless motor with six poles and nine slots.
図１において、レゾルバ２００は、ロータ１２０の回転角度を検出する回転角度検出器であり、ひいてはロータ１２０における永久磁石１２３の磁極位置を検出する磁極位置検出器である。図３を参照すると、レゾルバ２００は、ブラシレスモータ１００におけるロータ１２０のシャフト１２１と同軸に取り付けられ、シャフト１２１と一体的に回転するレゾルバ回転子２０１と、から交流電圧の励磁信号が供給される励磁コイル２０２と、励磁信号が供給された励磁コイル２０２の磁力によりレゾルバ回転子２０１を介して誘起される交流起電圧をレゾルバ信号として出力する一対の検出コイル２０３，２０４と、を含む。一対の検出コイル２０３，２０４は、９０°の位相差をもってレゾルバ回転子２０１の近傍に固定される。レゾルバ回転子２０１は、１回転したときに１回転分の出力信号が出力される（軸倍角が１Ｘとなる）ように、軸方向からみて略楕円形状に形成されている。レゾルバ回転子２０１が回転すると、検出コイル２０３からは、交流起電圧のピーク値が余弦関数状に変化するレゾルバ信号（ＣＯＳ）が出力され、検出コイル２０４からは、交流起電圧のピーク値が正弦関数状に変化するレゾルバ信号（ＳＩＮ）が出力される。 In FIG. 1, the resolver 200 is a rotation angle detector that detects the rotation angle of the rotor 120, and by extension, is a magnetic pole position detector that detects the magnetic pole position of the permanent magnet 123 in the rotor 120. Referring to FIG. 3, the resolver 200 is mounted on the same axis as the shaft 121 of the rotor 120 in the brushless motor 100 and is supplied with an excitation signal of an AC voltage from a resolver rotor 201 that rotates integrally with the shaft 121. The coil 202 includes a pair of detection coils 203 and 204 that output an AC electromotive force induced via the resolver rotor 201 by the magnetic force of the excitation coil 202 supplied with the excitation signal as a resolver signal. The pair of detection coils 203 and 204 are fixed in the vicinity of the resolver rotor 201 with a phase difference of 90 °. The resolver rotator 201 is formed in a substantially elliptical shape when viewed from the axial direction so that an output signal for one rotation is output when one rotation is made (the shaft angle multiplier is 1X). When the resolver rotor 201 rotates, a resolver signal (COS) in which the peak value of the AC electromotive voltage changes in a cosine function is output from the detection coil 203, and the peak value of the AC electromotive voltage is a sine from the detection coil 204. A resolver signal (SIN) changing in a functional manner is output.
再び図１を参照してコントローラ３００について説明すると、コントローラ３００は、インバータ３１０と、制御ユニット３２０と、を備えている。
インバータ３１０は、上アーム側のスイッチング素子３１１ａ及び下アーム側のスイッチング素子３１１ｂが直列に接続されたＵ相アームと、上アーム側のスイッチング素子３１１ｃ及び下アーム側のスイッチング素子３１１ｄが直列に接続されたＶ相アームと、上アーム側のスイッチング素子３１１ｅ及び下アーム側のスイッチング素子３１１ｆが直列に接続されたＷ相アームと、を備えている。インバータ３１０が備える各アームは、車載の直流電源ＰＳの正極線Ｌ１と直流電源ＰＳの負極線Ｌ２との間に並列に接続され、３相ブリッジ回路が形成されている。スイッチング素子３１１ａ〜３１１ｆは、それぞれ逆並列のダイオードＤを含み、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等、パワー半導体素子で構成されている。
The controller 300 will be described with reference to FIG. 1 again. The controller 300 includes an inverter 310 and a control unit 320.
In the inverter 310, a U-phase arm in which an upper arm side switching element 311a and a lower arm side switching element 311b are connected in series, and an upper arm side switching element 311c and a lower arm side switching element 311d are connected in series. And a W-phase arm in which a switching element 311e on the upper arm side and a switching element 311f on the lower arm side are connected in series. Each arm provided in the inverter 310 is connected in parallel between the positive electrode line L1 of the in-vehicle DC power supply PS and the negative electrode line L2 of the DC power supply PS to form a three-phase bridge circuit. Each of the switching elements 311a to 311f includes an anti-parallel diode D, and is configured by a power semiconductor element such as an FET (Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
また、インバータ３１０は、相電流を検出するための電流検出手段を備えている。本例では、Ｕ相電流に相当する電流検出信号Ｉｕを出力するシャント抵抗３１２ｕがＵ相アームのうち負極線Ｌ２側に介装され、Ｖ相電流に相当する電流検出信号Ｉｖを出力するシャント抵抗３１２ｖがＶ相アームのうち負極線Ｌ２側に介装され、Ｗ相電流に相当する電流検出信号Ｉｗを出力するシャント抵抗３１２ｗがＷ相アームの負極線Ｌ２側に介装されている。シャント抵抗３１２ｕ，３１２ｖ，３１２ｗは、それぞれ、その両端電位差を各相電流に相当する電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとして制御ユニット３２０へ出力する。 Inverter 310 also includes current detection means for detecting phase current. In this example, a shunt resistor 312u that outputs a current detection signal Iu corresponding to the U-phase current is interposed on the negative line L2 side of the U-phase arm, and outputs a current detection signal Iv corresponding to the V-phase current. 312v is interposed on the negative electrode line L2 side of the V-phase arm, and a shunt resistor 312w that outputs a current detection signal Iw corresponding to the W-phase current is interposed on the negative electrode line L2 side of the W-phase arm. Each of the shunt resistors 312u, 312v, and 312w outputs a potential difference between both ends thereof to the control unit 320 as current detection signals Iu, Iv, and Iw corresponding to each phase current.
制御ユニット３２０は、外部の制御装置との間でＣＡＮ（Controller Area Network）等を介して通信を行うように構成されるとともに、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の書き込み可能な記憶メモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の読み出し専用の記憶メモリ等を有するマイクロコンピュータを備えている。制御ユニット３２０は、ロータ１２０の回転角度を検出するレゾルバ２００から出力されたレゾルバ信号ＣＯＳ，ＳＩＮ、シャント抵抗３１２ｕ，３１２ｖ，３１２ｗから出力された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、及び、外部の制御装置から送信された目標回転速度ω＊の信号を入力し、これらの入力信号に基づいて、インバータ３１０に制御信号を出力する。制御ユニット３２０により、ブラシレスモータ１００は、矩形波駆動方式又は正弦波駆動方式のいずれでも回転駆動可能であるが、本実施形態では、正弦波駆動方式で回転駆動されるものとして説明する。 The control unit 320 is configured to communicate with an external control device via a CAN (Controller Area Network) or the like, and an A / D (Analog / Digital) converter, a CPU (Central Processing Unit). Alternatively, a microcomputer having a processor such as an MPU (Micro Processing Unit), a writable storage memory such as a RAM (Random Access Memory), and a read-only storage memory such as a ROM (Read Only Memory) is provided. The control unit 320 includes resolver signals COS and SIN output from the resolver 200 that detects the rotation angle of the rotor 120, current detection signals Iu, Iv, and Iw output from the shunt resistors 312u, 312v, and 312w, and external control. A signal of the target rotational speed ω * transmitted from the apparatus is input, and a control signal is output to the inverter 310 based on these input signals. The brushless motor 100 can be rotationally driven by the control unit 320 by either the rectangular wave driving method or the sine wave driving method. In the present embodiment, the brushless motor 100 will be described as being rotationally driven by the sine wave driving method.
図４は、制御ユニット３２０の一例を示す機能ブロック図である。
制御ユニット３２０は、回転角度検出部３２０Ａ、補正量記憶部３２０Ｂ、加算部３２０Ｃ、回転速度検出部３２０Ｄ、ＵＶＷ／ｄｑ変換部３２０Ｅ、目標電流演算部３２０Ｆ、印加電圧演算部３２０Ｇ、ｄｑ／ＵＶＷ変換部３２０Ｈ、ＰＷＭ制御部３２０Ｉ、２相通電制御部３２０Ｊ、選択部３２０Ｋ、学習部３２０Ｌを有している。
FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of the control unit 320.
The control unit 320 includes a rotation angle detection unit 320A, a correction amount storage unit 320B, an addition unit 320C, a rotation speed detection unit 320D, a UVW / dq conversion unit 320E, a target current calculation unit 320F, an applied voltage calculation unit 320G, and a dq / UVW conversion. It has a unit 320H, a PWM control unit 320I, a two-phase energization control unit 320J, a selection unit 320K, and a learning unit 320L.
回転角度検出部３２０Ａは、レゾルバ２００に対して励磁信号を出力すると共に、レゾルバ２００から出力されるレゾルバ信号ＣＯＳ，ＳＩＮに基づいて、ロータ１２０の回転角度を機械角で検出する。回転角度検出部３２０Ａは、例えば、レゾルバ信号ＣＯＳ，ＳＩＮのピーク（尖頭）値を用いて、ＡＲＣＴＡＮ（アークタンジェント）を演算することで、ロータ１２０の回転角度を機械角で検出する。回転角度検出部３２０Ａで検出されたロータ１２０の回転角度を検出回転角度θというものとする。検出回転角度θは、後述するように、ブラシレスモータ１００を回転駆動する際にロータ１２０の回転角度の第１検出値として用いられる他、ブラシレスモータ１００を回転駆動しないときに回転角度補正量Δθを演算する際にロータ１２０の回転角度の第２検出値として用いられる。 The rotation angle detector 320 </ b> A outputs an excitation signal to the resolver 200 and detects the rotation angle of the rotor 120 by a mechanical angle based on the resolver signals COS and SIN output from the resolver 200. The rotation angle detector 320A detects the rotation angle of the rotor 120 by a mechanical angle by calculating an arctan (arc tangent) using, for example, peak (peak) values of the resolver signals COS and SIN. The rotation angle of the rotor 120 detected by the rotation angle detector 320A is referred to as a detected rotation angle θ. As will be described later, the detected rotation angle θ is used as a first detection value of the rotation angle of the rotor 120 when the brushless motor 100 is driven to rotate, and the rotation angle correction amount Δθ when the brushless motor 100 is not driven to rotate. This is used as the second detected value of the rotation angle of the rotor 120 when calculating.
補正量記憶部３２０Ｂは、書き込み可能なメモリで構成され、検出回転角度θを補正するための回転角度補正量Δθを記憶している。回転角度補正量Δθの演算方法については後述する。 The correction amount storage unit 320B includes a writable memory, and stores a rotation angle correction amount Δθ for correcting the detected rotation angle θ. A method for calculating the rotation angle correction amount Δθ will be described later.
加算部３２０Ｃは、回転角度検出部３２０Ａで検出された第１検出値としての検出回転角度θと、補正量記憶部３２０Ｂに記憶された回転角度補正量Δθと、に基づいて加算値（θ＋Δθ）を補正回転角度θａとして演算する、検出回転角度θの補正手段をなす。 The adder 320C adds the value (θ + Δθ) based on the detected rotation angle θ as the first detection value detected by the rotation angle detector 320A and the rotation angle correction amount Δθ stored in the correction amount storage unit 320B. Is a correction means for the detected rotation angle θ.
回転速度検出部３２０Ｄは、加算部３２０Ｃで演算された補正回転角度θａ（＝θ＋Δθ）の時間変化に基づいて、ロータ１２０の実際の回転速度ω（＝ｄθａ／ｄｔ）を検出する。例えば、回転速度検出部３２０Ｄは、加算部３２０Ｃで前回演算された補正回転角度θａと今回演算された補正回転角度θａとの変化量に基づいて、ロータ１２０の実際の回転速度ωを演算することができる。 The rotation speed detector 320D detects the actual rotation speed ω (= dθa / dt) of the rotor 120 based on the time change of the corrected rotation angle θa (= θ + Δθ) calculated by the adder 320C. For example, the rotation speed detection unit 320D calculates the actual rotation speed ω of the rotor 120 based on the amount of change between the correction rotation angle θa previously calculated by the addition unit 320C and the correction rotation angle θa calculated this time. Can do.
ＵＶＷ／ｄｑ変換部３２０Ｅは、加算部３２０Ｃで演算された補正回転角度θａ（＝θ＋Δθ）に基づいて、シャント抵抗３１２ｕ，３１２ｖ，３１２ｗから出力された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに相当する各相の実際の電流値を、公知の演算式によって座標変換し、ｄ軸の実際の電流値であるｄ軸実電流値Ｉｄ及びｑ軸の実際の電流値であるｑ軸実電流値Ｉｑを演算する。ｄ軸は、ロータ１２０の永久磁石１２３がつくる磁束の方向であり、ｑ軸は、ｄ軸と直交するトルク生成方向である。 The UVW / dq conversion unit 320E corresponds to the current detection signals Iu, Iv, and Iw output from the shunt resistors 312u, 312v, and 312w based on the corrected rotation angle θa (= θ + Δθ) calculated by the addition unit 320C. The actual current value of the phase is coordinate-transformed by a known arithmetic expression, and the d-axis actual current value Id that is the actual current value of the d-axis and the q-axis actual current value Iq that is the actual current value of the q-axis are calculated. To do. The d-axis is the direction of magnetic flux generated by the permanent magnet 123 of the rotor 120, and the q-axis is the torque generation direction orthogonal to the d-axis.
目標電流演算部３２０Ｆは、回転速度検出部３２０Ｄで検出された実際の回転速度ωと、外部の制御装置から送信された目標回転速度ω*と、に基づいて、ｄ軸目標電流値Ｉｄ*及びｑ軸目標電流値Ｉｑ*を演算する。目標電流演算部３２０Ｆは、具体的には、実際の回転速度ωと目標回転速度ω*との偏差に対して予めｄ軸目標電流値Ｉｄ*及びｑ軸目標電流値Ｉｑ*を設定したデータテーブルを参照することでｄ軸目標電流値Ｉｄ*及びｑ軸目標電流値Ｉｑ*を演算することや、あるいは、実際の回転速度ωと目標回転速度ω*との偏差に対して適宜設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いたＰＩ制御等のフィードバック制御を行うことによってｄ軸目標電流値Ｉｄ*及びｑ軸目標電流値Ｉｑ*を逐次演算したりしてもよい。 The target current calculation unit 320F is based on the actual rotation speed ω detected by the rotation speed detection unit 320D and the target rotation speed ω * transmitted from the external control device, and the d-axis target current value Id * and The q-axis target current value Iq * is calculated. Specifically, the target current calculation unit 320F is a data table in which the d-axis target current value Id * and the q-axis target current value Iq * are set in advance with respect to the deviation between the actual rotation speed ω and the target rotation speed ω *. To calculate the d-axis target current value Id * and the q-axis target current value Iq *, or a proportionally set proportional to the deviation between the actual rotational speed ω and the target rotational speed ω * The d-axis target current value Id * and the q-axis target current value Iq * may be sequentially calculated by performing feedback control such as PI control using a gain and an integral gain.
印加電圧演算部３２０Ｇは、ＵＶＷ／ｄｑ変換部３２０Ｅで変換されたｄ軸実電流値Ｉｄ及びｑ軸実電流値Ｉｑと、目標電流演算部３２０Ｆで演算されたｄ軸目標電流値Ｉｄ*及びｑ軸目標電流値Ｉｑ*と、に基づいて、ブラシレスモータ１００に印加すべき端子電圧のｄ軸成分であるｄ軸印加電圧指令値Ｖｄ*及び当該端子電圧のｑ軸成分であるｑ軸印加電圧指令値Ｖｑ*を演算する。印加電圧演算部３２０Ｇは、具体的には、ｄ軸実電流値Ｉｄとｄ軸目標電流値Ｉｄ*との偏差、及びｑ軸実電流値Ｉｑとｑ軸目標電流値Ｉｑ*との偏差に対して、ＰＩ制御等のフィードバック制御を行うことで、ｄ軸印加電圧指令値Ｖｄ*及びｑ軸印加電圧指令値Ｖｑ*を演算する。 The applied voltage calculation unit 320G includes the d-axis actual current value Id and the q-axis actual current value Iq converted by the UVW / dq conversion unit 320E, and the d-axis target current value Id * and q calculated by the target current calculation unit 320F. Based on the shaft target current value Iq *, the d-axis applied voltage command value Vd *, which is the d-axis component of the terminal voltage to be applied to the brushless motor 100, and the q-axis applied voltage command, which is the q-axis component of the terminal voltage. The value Vq * is calculated. Specifically, the applied voltage calculation unit 320G detects the deviation between the d-axis actual current value Id and the d-axis target current value Id * and the deviation between the q-axis actual current value Iq and the q-axis target current value Iq *. Then, by performing feedback control such as PI control, the d-axis applied voltage command value Vd * and the q-axis applied voltage command value Vq * are calculated.
ｄｑ／ＵＶＷ変換部３２０Ｈは、加算部３２０Ｃで演算された補正回転角度θａ（＝θ＋Δθ）に基づいて、印加電圧演算部３２０Ｇで演算されたｄ軸印加電圧指令値Ｖｄ*及びｑ軸印加電圧指令値Ｖｑ*を公知の演算式によって座標変換し、Ｕ相コイル１１０Ｕに印加すべき端子電圧であるＵ相印加電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相コイル１１０Ｖに印加すべき端子電圧であるＶ相印加電圧指令値Ｖｖ*、及びＷ相コイル１１０Ｗに印加すべき端子電圧であるＷ相印加電圧指令値Ｖｗ*を演算する。 The dq / UVW conversion unit 320H uses the corrected rotation angle θa (= θ + Δθ) calculated by the addition unit 320C to calculate the d-axis application voltage command value Vd * and the q-axis application voltage command calculated by the application voltage calculation unit 320G. The value Vq * is coordinate-transformed by a known arithmetic expression, a U-phase applied voltage command value Vu * that is a terminal voltage to be applied to the U-phase coil 110U, and a V-phase applied voltage that is a terminal voltage to be applied to the V-phase coil 110V. A command value Vv * and a W-phase applied voltage command value Vw * that is a terminal voltage to be applied to the W-phase coil 110W are calculated.
ＰＷＭ制御部３２０Ｉは、スイッチング素子３１１ａ〜３１１ｆの制御端子に出力する制御信号として、スイッチング素子３１１ａ〜３１１ｆのＰＷＭ制御におけるオン・オフ比率であるデューティにより規定されたＰＷＭ信号を生成する。デューティは、ＰＷＭ制御部３２０Ｉにおいて、ｄｑ／ＵＶＷ変換部３２０Ｈで変換されたＵ相印加電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相印加電圧指令値Ｖｖ*及びＷ相印加電圧指令値Ｖｗ*に応じて演算される。ＰＷＭ制御部３２０Ｉは、具体的には、Ｕ相印加電圧指令値Ｖｕ*及び直流電源ＰＳの電源電圧値Ｅの比率からＵ相アームのスイッチング素子３１１ａ，３１１ｂのデューティを演算し、Ｖ相印加電圧指令値Ｖｖ*及び直流電源ＰＳの電源電圧値Ｅの比率からＶ相アームのスイッチング素子３１１ｃ，３１１ｄのデューティを演算し、Ｗ相印加電圧指令値Ｖｗ*及び直流電源ＰＳの電源電圧値Ｅの比率からＷ相アームのスイッチング素子３１１ｅ，３１１ｆのデューティを演算する。 The PWM control unit 320I generates a PWM signal defined by a duty that is an on / off ratio in the PWM control of the switching elements 311a to 311f as a control signal output to the control terminals of the switching elements 311a to 311f. The duty is calculated in the PWM control unit 320I according to the U-phase applied voltage command value Vu *, the V-phase applied voltage command value Vv *, and the W-phase applied voltage command value Vw * converted by the dq / UVW conversion unit 320H. The Specifically, the PWM control unit 320I calculates the duty of the switching elements 311a and 311b of the U-phase arm from the ratio of the U-phase applied voltage command value Vu * and the power supply voltage value E of the DC power supply PS to obtain the V-phase applied voltage. The duty of the switching elements 311c and 311d of the V-phase arm is calculated from the ratio of the command value Vv * and the power supply voltage value E of the DC power supply PS, and the ratio of the W-phase applied voltage command value Vw * and the power supply voltage value E of the DC power supply PS is calculated. To calculate the duty of switching elements 311e and 311f of the W-phase arm.
２相通電制御部３２０Ｊは、学習部３２０Ｌからの指示に基づいて、スイッチング素子３１１ａ〜３１１ｆの制御端子に出力する制御信号を生成し、ステータ１１０の３相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗに対して２相通電を行って複数の励磁角度θexで順次励磁を行う２相励磁制御手段をなす。２相通電制御部３２０Ｊから出力される制御信号は、図５に示すように、ブラシレスモータ１００のＵ相コイル１１０Ｕ、Ｖ相コイル１１０Ｖ、Ｗ相コイル１１０Ｗの３相のうち２相に通電して励磁する６通りの通電モード（１）〜（６）を所定時間Ｔ毎に順次切り替えるものである。所定時間Ｔは、実験又はシミュレーション等により、６通りの通電モード（１）〜（６）を順次切り替えたときにロータ１２０が静止するまでの時間として予め設定される。 The two-phase energization control unit 320J generates a control signal to be output to the control terminals of the switching elements 311a to 311f based on an instruction from the learning unit 320L, and outputs two control signals to the three-phase coils 110U, 110V, and 110W of the stator 110. Two-phase excitation control means for performing phase energization and sequentially exciting at a plurality of excitation angles θ ex is provided. As shown in FIG. 5, the control signal output from the two-phase energization control unit 320J energizes two phases among the three phases of the U-phase coil 110U, the V-phase coil 110V, and the W-phase coil 110W of the brushless motor 100. Six energization modes (1) to (6) to be excited are sequentially switched every predetermined time T. The predetermined time T is set in advance as a time until the rotor 120 stops when the six energization modes (1) to (6) are sequentially switched by experiment or simulation.
選択部３２０Ｋは、後述する学習部３２０Ｌからの指示に基づいて、ＰＷＭ制御部３２０Ｉで生成された制御信号と、２相通電制御部３２０Ｊで生成された制御信号と、のいずれかを選択して、インバータ３１０におけるスイッチング素子３１１ａ〜３１１ｆの制御端子へ出力するように構成されている。 The selection unit 320K selects either the control signal generated by the PWM control unit 320I or the control signal generated by the two-phase energization control unit 320J based on an instruction from the learning unit 320L described later. The inverter 310 is configured to output to the control terminals of the switching elements 311a to 311f.
図５を参照して、６通りの通電モード（１）〜（６）について詳述する。なお、ブラシレスモータ１００の各相の端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、厳密には各端子（例えばｔｕａ，ｔｖａ，ｔｗａ）とグランド（ＧＮＤ）との間の［端子−グランド］間電圧であるが、本実施形態では、中性点の電圧を別途検出し、この中性点の電圧と［端子−グランド］間電圧との電圧差を求めて、この電圧差を各相の端子電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとしている。 With reference to FIG. 5, six energization modes (1) to (6) will be described in detail. Strictly speaking, the terminal voltages Vu, Vv, Vw of each phase of the brushless motor 100 are [terminal-ground] voltages between the terminals (for example, t ua , t va , t wa ) and the ground (GND). However, in this embodiment, the neutral point voltage is separately detected, the voltage difference between the neutral point voltage and the [terminal-ground] voltage is obtained, and this voltage difference is determined as the terminal voltage of each phase. Vu, Vv, and Vw are used.
通電モード（１）〜（６）を１つの通電サイクルとして通電サイクルを繰り返すと、ステータ１１０の励磁角度θexは、１つの通電サイクル当たりで、電気角で１周期分すなわち３６０deg変化し、通電モードを切り替えるたびに電気角６０degずつ増大する。通電モード（１）において、ステータ１１０の励磁角度θexが電気角６０degであるものとすると、通電モード（２）では励磁角度θexが電気角１２０degとなり、通電モード（３）では励磁角度θexが電気角１８０degとなり、通電モード（４）では励磁角度θexが電気角２４０degとなり、通電モード（５）では励磁角度θexが電気角３００degとなり、通電モード（６）では励磁角度θexが電気角３６０degとなる。 When the energization cycle is repeated with the energization modes (1) to (6) as one energization cycle, the excitation angle θ ex of the stator 110 changes by one period, that is, 360 degrees in electrical angle per energization cycle. The electrical angle increases by 60 deg each time. In energization mode (1), the excitation angle theta ex of the stator 110 is assumed to be an electrical angle 60 deg, the energization mode (2) excitation angle theta ex is next electric angle 120 deg, energization mode (3), the excitation angle theta ex There next electric angle 180 deg, energization mode (4), the excitation angle theta ex is next electric angle 240 deg, energization mode (5), the excitation angle theta ex is next electric angle 300 deg, the excitation angle theta ex in energization mode (6) is electrically The angle is 360 deg.
通電モード（１）では、２相通電制御部３２０Ｊが、スイッチング素子３１１ａ及びスイッチング素子３１１ｄをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、Ｕ相の端子電圧Ｖｕとして電圧Ｖ（電源電圧値Ｅの半分に相当する電圧）を印加し、Ｖ相の端子電圧Ｖｖとして電圧（−Ｖ）を印加し、Ｕ相からＶ相に向けて所定時間Ｔのロック電流を流す。これにより、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角６０degとしている。
通電モード（２）では、２相通電制御部３２０Ｊが、スイッチング素子３１１ａ及びスイッチング素子３１１ｆをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、Ｕ相の端子電圧Ｖｕとして電圧Ｖを印加し、Ｗ相の端子電圧Ｖｗとして電圧（−Ｖ）を印加し、Ｕ相からＷ相に向けて所定時間Ｔのロック電流を流す。これにより、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角１２０degとしている。
通電モード（３）では、２相通電制御部３２０Ｊが、スイッチング素子３１１ｃ及びスイッチング素子３１１ｆをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、Ｖ相の端子電圧Ｖｖとして電圧Ｖを印加し、Ｗ相の端子電圧Ｖｗとして電圧（−Ｖ）を印加し、Ｖ相からＷ相に向けて所定時間Ｔのロック電流を流す。これにより、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角１８０degとしている。
In the energization mode (1), the two-phase energization control unit 320J generates a control signal that turns on the switching elements 311a and 311d and turns off all others, thereby generating a voltage as the U-phase terminal voltage Vu. V (a voltage corresponding to half of the power supply voltage value E) is applied, a voltage (−V) is applied as the terminal voltage Vv of the V phase, and a lock current for a predetermined time T flows from the U phase to the V phase. Thereby, as the electrical angle 60deg excitation angle theta ex stator 110.
In the energization mode (2), the two-phase energization control unit 320J generates a control signal that turns on the switching elements 311a and 311f and turns off all others, thereby generating a voltage as the U-phase terminal voltage Vu. V is applied, a voltage (−V) is applied as the terminal voltage Vw of the W phase, and a lock current for a predetermined time T flows from the U phase to the W phase. Thereby, as the electrical angle 120deg excitation angle theta ex stator 110.
In the energization mode (3), the two-phase energization control unit 320J generates a control signal that turns on the switching element 311c and the switching element 311f and turns off all others, thereby generating a voltage as the V-phase terminal voltage Vv. V is applied, a voltage (−V) is applied as the terminal voltage Vw of the W phase, and a lock current for a predetermined time T flows from the V phase to the W phase. Thus, the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 180 deg.
通電モード（４）は、２相通電制御部３２０Ｊが、スイッチング素子３１１ｃ及びスイッチング素子３１１ｂをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、Ｖ相の端子電圧Ｖｗとして電圧Ｖを印加し、Ｕ相の端子電圧Ｖｕとして電圧（−Ｖ）を印加し、Ｖ相からＵ相に向けて所定時間Ｔのロック電流を流す。これにより、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角２４０degとしている。
通電モード（５）は、２相通電制御部３２０Ｊが、スイッチング素子３１１ｅ及びスイッチング素子３１１ｂをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、Ｗ相の端子電圧Ｖｗとして電圧Ｖを印加し、Ｕ相の端子電圧Ｖｕとして電圧（−Ｖ）を印加し、Ｗ相からＵ相に向けて所定時間Ｔのロック電流を流す。これにより、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角３００degとしている。
通電モード（６）は、２相通電制御部３２０Ｊが、スイッチング素子３１１ｅ及びスイッチング素子３１１ｄをオン状態とし、他を全てオフ状態とする制御信号を生成することで、Ｗ相の端子電圧Ｖｗとして電圧Ｖを印加し、Ｖ相の端子電圧Ｖｖとして電圧（−Ｖ）を印加し、Ｗ相からＶ相に向けて所定時間Ｔのロック電流を流す。これにより、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角３６０degとしている。
In the energization mode (4), the two-phase energization control unit 320J generates a control signal that turns on the switching element 311c and the switching element 311b and turns off all others, thereby generating a voltage as the V-phase terminal voltage Vw. V is applied, a voltage (−V) is applied as the terminal voltage Vu of the U phase, and a lock current for a predetermined time T flows from the V phase to the U phase. Thus, the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 240 deg.
In the energization mode (5), the two-phase energization control unit 320J generates a control signal that turns on the switching elements 311e and 311b and turns off all others, thereby generating a voltage as the W-phase terminal voltage Vw. V is applied, a voltage (−V) is applied as the terminal voltage Vu of the U phase, and a lock current for a predetermined time T flows from the W phase to the U phase. As a result, the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 300 deg.
In the energization mode (6), the two-phase energization control unit 320J generates a control signal that turns on the switching elements 311e and 311d and turns off all others, thereby generating a voltage as the W-phase terminal voltage Vw. V is applied, a voltage (−V) is applied as the terminal voltage Vv of the V phase, and a lock current for a predetermined time T flows from the W phase to the V phase. As a result, the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 360 deg.
図６は、６通りの通電モード（１）〜（６）で所定時間Ｔの通電を順次行ったときにおけるロータ１２０の理想回転角度θidealを示す。ここで、ロータ１２０の理想回転角度θidealは、ロータ１２０に対するレゾルバ２００の取り付けばらつきや、ブラシレスモータ１００のメカばらつきがないことを前提とした理論上の角度である。 FIG. 6 shows the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 when energization for a predetermined time T is sequentially performed in six energization modes (1) to (6). Here, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is a theoretical angle on the assumption that there is no variation in the attachment of the resolver 200 to the rotor 120 or mechanical variation in the brushless motor 100.
図６（ａ）に示すように、通電モード（１）により所定時間Ｔの通電を行った場合、Ｕ相コイル１１０Ｕの３つのコイル片Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３が配設された３つの突極磁極１１２がロック電流によりＮ極性を示すとすると、Ｖ相コイル１１０Ｖの３つのコイル片Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が配設された３つの突極磁極１１２はロック電流によりＳ極性を示す。コイル片Ｕ１の配設された突極磁極１１２の中心線の回転軸周りの角度（中心線角度）を０degとすると、通電モード（１）による通電を所定時間Ｔ保持した場合、永久磁石１２３の第３磁極対のＳ３極と第１磁極対のＮ１極との境界線（または中間線、以下同様）の回転軸周りの角度（境界線角度）が、コイル片Ｕ１の配設された突極磁極１１２とコイル片Ｖ１の配設された突極磁極１１２との中間線の回転軸周りの角度（中間線角度）である機械角２０degに位置し、永久磁石１２３の第１磁極対のＳ１極と第２磁極対のＮ２極との境界線角度が、コイル片Ｕ２の配設された突極磁極１１２とコイル片Ｖ２の配設された突極磁極１１２との中間線角度である機械角１４０degに位置し、永久磁石１２３の第２磁極対のＳ２極と第３磁極対のＮ３極との境界線角度が、コイル片Ｕ３の配設された突極磁極１１２とコイル片Ｖ３の配設された突極磁極１１２との中間線角度である機械角２６０degに位置した状態で、ロータ１２０の回転角度が保持される。このとき、ロータ１２０の理想回転角度θidealを、第３磁極対のＳ３極と第１磁極対のＮ１極との境界線角度である機械角２０degとすると、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角６０degとしたときに、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角２０degとなる。 As shown in FIG. 6A, when energization is performed for a predetermined time T in the energization mode (1), three coil pieces U 1 , U 2 , U 3 of the U-phase coil 110U are arranged. Assuming that the salient pole 112 has N polarity due to the lock current, the three salient poles 112 provided with the three coil pieces V 1 , V 2 , and V 3 of the V-phase coil 110V have S polarity due to the lock current. Show. When the angle around the rotation axis (center line angle) of the center line of the salient pole magnetic pole 112 on which the coil piece U 1 is disposed is 0 deg, the energization in the energization mode (1) is held for a predetermined time T, and the permanent magnet 123 third pole pairs of S 3-pole and the first pole pair of the N 1 pole and border (or middle line, the same applies hereinafter) of angle around the rotation axis of (boundary angle), arrangement of coil pieces U 1 of been salient pole 112 and the angle around the midline axis of rotation of the disposed the salient poles 112 of the coil pieces V 1 located in mechanical angle 20deg a (middle line angle), the first permanent magnet 123 boundary angle between S 1 pole and a second pole pair of N 2 magnetic poles pairs, and disposed the salient poles 112 of the salient pole 112 is arranged in the coil piece U 2 and the coil piece V 2 of located in the middle line is the angle of mechanical angle 140Deg, third pole pairs and S 2-pole of the second pole pair of the permanent magnets 123 Located in the middle line is the angle mechanical angle 260deg border angles, and disposed the salient poles 112 of the coil piece U disposed the salient poles 112 of the 3 and the coil piece V 3 and N 3 pole In this state, the rotation angle of the rotor 120 is maintained. At this time, assuming that the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is a mechanical angle of 20 deg that is a boundary line angle between the S 3 pole of the third magnetic pole pair and the N 1 pole of the first magnetic pole pair, the excitation angle θ ex of the stator 110 Is an electrical angle of 60 deg, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is a mechanical angle of 20 deg.
図６（ｂ）に示すように、通電モード（１）を通電モード（２）に切り替えて、通電モード（２）により所定時間Ｔの通電を行うと、Ｕ相コイル１１０Ｕの３つのコイル片Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３が配設された３つの突極磁極１１２がロック電流によりＮ極性を維持した状態で、Ｗ相コイル１１０Ｗの３つのコイル片Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が配設された３つの突極磁極１１２が無極性からロック電流によりＳ極性に変化する。このため、コイル片Ｗ１にはこれに最も近いＮ１極が引き寄せられ、コイル片Ｗ２にはこれに最も近いＮ２極が引き寄せられ、コイル片Ｗ３にはこれに最も近いＮ３極が引き寄せられる。そして、永久磁石１２３の第３磁極対のＳ３極と第１磁極対のＮ１極との境界線角度が、コイル片Ｖ１の中心線角度である機械角４０degに位置し、永久磁石１２３の第１磁極対のＳ１極と第２磁極対のＮ２極との境界線角度が、コイル片Ｖ２の中心線角度である機械角１６０degに位置し、永久磁石１２３の第２磁極対のＳ２極と第３磁極対のＮ３極との境界線角度が、コイル片Ｖ３の中心線角度である機械角２８０degに位置した状態で、ロータ１２０の回転角度が保持される。したがって、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角１２０degとしたときに、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角４０degとなる。 As shown in FIG. 6B, when the energization mode (1) is switched to the energization mode (2) and energization is performed for a predetermined time T in the energization mode (2), the three coil pieces U of the U-phase coil 110U. The three coil pieces W 1 , W 2 , and W 3 of the W-phase coil 110W are disposed in a state where the three salient poles 112 on which 1 , 2 and U 3 are disposed maintain the N polarity by the lock current. The three salient poles 112 thus changed from nonpolarity to S polarity by a lock current. Thus, the coil pieces W 1 closest N 1 pole thereto is drawn, the nearest N 2 poles thereto are attracted to the coil piece W 2, the closest N 3 poles to the coil pieces W 3 Is attracted. The boundary line angle between the S 3 pole of the third magnetic pole pair of the permanent magnet 123 and the N 1 pole of the first magnetic pole pair is located at a mechanical angle of 40 deg, which is the center line angle of the coil piece V 1 , and the permanent magnet 123. The boundary line angle between the S 1 pole of the first magnetic pole pair and the N 2 pole of the second magnetic pole pair is located at a mechanical angle of 160 deg, which is the center line angle of the coil piece V 2 , and the second magnetic pole pair of the permanent magnet 123 boundary angle between S 2-pole and the third pole pair of N 3 pole is in a state of being positioned in mechanical angle 280deg the center line angle of the coil piece V 3, the rotation angle of the rotor 120 is held. Therefore, when the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 120 deg, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is a mechanical angle of 40 deg.
図６（ｃ）に示すように、通電モード（２）を通電モード（３）に切り替えて、通電モード（３）により所定時間Ｔの通電を行うと、永久磁石１２３の第３磁極対のＳ３極と第１磁極対のＮ１極との境界線角度がコイル片Ｖ１の配設された突極磁極１１２とコイル片Ｗ１の配設された突極磁極１１２との中間線角度である機械角６０degに位置した状態で、ロータ１２０の回転角度が保持される。したがって、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角１８０degとしたときに、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角６０degとなる。 As shown in FIG. 6C, when the energization mode (2) is switched to the energization mode (3) and energization is performed for a predetermined time T in the energization mode (3), S of the third magnetic pole pair of the permanent magnet 123 is obtained. tripolar intermediate line angle between the salient pole 112 boundary angle is arranged between the salient poles 112 disposed coil pieces V 1 coil pieces W 1 of the first magnetic pole pair of N 1 pole The rotation angle of the rotor 120 is maintained in a state where the mechanical angle is positioned at 60 deg. Therefore, when the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 180 deg, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 becomes a mechanical angle of 60 deg.
図６（ｄ）に示すように、通電モード（３）を通電モード（４）に切り替えて、通電モード（４）により所定時間Ｔの通電を行うと、永久磁石１２３の第３磁極対のＳ３極と第１磁極対のＮ１極との境界線角度が、コイル片Ｗ１の中心線角度である機械角８０degに位置した状態で、ロータ１２０の回転角度が保持される。したがって、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角２４０degとしたときに、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角８０degとなる。 As shown in FIG. 6D, when the energization mode (3) is switched to the energization mode (4) and energization is performed for a predetermined time T in the energization mode (4), S of the third magnetic pole pair of the permanent magnet 123 is obtained. 3-pole and border angle between N 1 pole of the first magnetic pole pair, while located in mechanical angle 80deg a centerline angle of coil pieces W 1, the rotational angle of the rotor 120 is held. Therefore, when the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 240 deg, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is a mechanical angle of 80 deg.
図６（ｅ）に示すように、通電モード（４）を通電モード（５）に切り替えて、通電モード（５）により所定時間Ｔの通電を行うと、永久磁石１２３の第３磁極対のＳ３極と第１磁極対のＮ１極との境界線角度がコイル片Ｗ１の配設された突極磁極１１２とコイル片Ｕ２の配設された突極磁極１１２との中間線角度である機械角１００degに位置した状態で、ロータ１２０の回転角度が保持される。したがって、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角３００degとしたときに、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角１００degとなる。 As shown in FIG. 6E, when the energization mode (4) is switched to the energization mode (5) and energization is performed for a predetermined time T in the energization mode (5), S of the third magnetic pole pair of the permanent magnet 123 is obtained. tripolar intermediate line angle between the salient pole 112 boundary angle is arranged between the salient poles 112 disposed coil pieces W 1 coil piece U 2 between the first magnetic pole pair of N 1 pole The rotation angle of the rotor 120 is maintained in a state where the mechanical angle is located at 100 deg. Therefore, when the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 300 deg, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 becomes a mechanical angle of 100 deg.
図６（ｆ）に示すように、通電モード（５）を通電モード（６）に切り替えて、通電モード（６）により所定時間Ｔの通電を行うと、永久磁石１２３の第３磁極対のＳ３極と第１磁極対のＮ１極との境界線角度が、コイル片Ｕ２の中心線角度である機械角１２０degに位置した状態で、ロータ１２０の回転角度が保持される。したがって、ステータ１１０の励磁角度θexを電気角３６０degとしたときに、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角１２０degとなる。 As shown in FIG. 6F, when the energization mode (5) is switched to the energization mode (6) and energization is performed for a predetermined time T in the energization mode (6), S of the third magnetic pole pair of the permanent magnet 123 is obtained. 3-pole and border angle between the first magnetic pole pair of N 1 pole is in a state located in the mechanical angle 120deg the center line angle of the coil piece U 2, the rotation angle of the rotor 120 is held. Therefore, when the excitation angle θ ex of the stator 110 is set to an electrical angle of 360 deg, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is a mechanical angle of 120 deg.
このような通電モード（１）〜（６）により、ステータ１１０の励磁角度θexが電気角６０degずつ増大するに従って、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角２０degずつ増大する。前述のように通電モード（１）〜（６）を１つの通電サイクルとすると、通電サイクルを極対数Ｐに応じて３回繰り返すことで、ロータ１２０は略１回転する、すなわち機械角で略３６０deg回転する。 In such energization modes (1) to (6), as the excitation angle θ ex of the stator 110 increases by 60 electrical degrees, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 increases by 20 mechanical degrees. As described above, assuming that the energization modes (1) to (6) are one energization cycle, the energization cycle is repeated three times according to the number P of pole pairs, so that the rotor 120 rotates substantially once, that is, approximately 360 degrees in mechanical angle. Rotate.
１回目の通電サイクル（第１通電サイクル）の終了後、２回目の通電サイクル（第２通電サイクル）を開始して、ステータ１１０の励磁角度θexを再び電気角６０degとすると、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角１４０degとなり、通電モードの順次切り替えによって励磁角度θexを電気角６０degずつ増大させるに従って、理想回転角度θidealは機械角２０degずつ増大する。第２通電サイクルの終了後、３回目の通電サイクル（第３通電サイクル）を開始して、ステータ１１０の励磁角度θexを再び電気角６０degとすると、ロータ１２０の理想回転角度θidealは機械角２６０degとなり、通電モードの順次切り替えによって励磁角度θexを電気角６０degずつ増大させるに従って、理想回転角度θidealは機械角２０degずつ増大する。したがって、第１〜第３通電サイクルにおける同一の通電モードでは、ロータ１２０の理想回転角度θidealが異なっても、ステータ１１０の励磁角度θexは同一となる。 When the second energization cycle (second energization cycle) is started after the end of the first energization cycle (first energization cycle) and the excitation angle θ ex of the stator 110 is again set to an electrical angle of 60 deg, the ideal of the rotor 120 is obtained. rotation angle theta ideal mechanical angle 140deg next, according to increase by an electrical angle of 60deg excitation angle theta ex by sequential switching of the energization mode, the ideal rotation angle theta ideal is increased by the mechanical angle 20 deg. When the third energization cycle (third energization cycle) is started after the end of the second energization cycle and the excitation angle θ ex of the stator 110 is again set to the electrical angle 60 deg, the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is the mechanical angle. The ideal rotation angle θ ideal increases by 20 deg mechanical angle as the excitation angle θ ex increases by 60 deg electrical angle by sequentially switching the energization mode. Therefore, in the same energization mode in the first to third energization cycles, even if the ideal rotation angle θ ideal of the rotor 120 is different, the excitation angle θ ex of the stator 110 is the same.
ここで、学習部（演算手段）３２０Ｌは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを読み出すことで、回転角度補正量Δθを演算するための演算処理を行う。回転角度補正量Δθの演算処理では、製造工程におけるロータ１２０に対するレゾルバ２００の取り付けばらつきやブラシレスモータ１００のメカばらつきにより、ロータ１２０の検出回転角度θが実際の回転角度から乖離してモータトルクが低下することを抑制するために、学習部３２０Ｌが、２相通電制御部３２０Ｊ及び選択部３２０Ｋを介して、図５の通電モード（１）〜（６）によるロック電流を３相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗに供給させて、ロータ１２０の回転角度を保持（静止）したときに、通電モードに応じて定まるステータ１１０の既知の励磁角度θexと、レゾルバ２００により検出された第２検出値としての検出回転角度θと、の偏差に基づいて、ブラシレスモータ１００を回転駆動する際に用いられる第１検出値としての検出回転角度θを補正するための回転角度補正量Δθを演算する。 Here, the learning unit (calculation unit) 320L performs a calculation process for calculating the rotation angle correction amount Δθ by reading a program stored in the ROM or the like. In the calculation process of the rotation angle correction amount Δθ, the detected rotation angle θ of the rotor 120 deviates from the actual rotation angle due to variations in the attachment of the resolver 200 to the rotor 120 and mechanical variations in the brushless motor 100 in the manufacturing process, and the motor torque decreases. In order to suppress this, the learning unit 320L supplies the lock currents in the energization modes (1) to (6) of FIG. 5 through the two-phase energization control unit 320J and the selection unit 320K to the three-phase coils 110U, 110V, 110W and when the rotation angle of the rotor 120 is held (still), the known excitation angle θ ex of the stator 110 determined according to the energization mode and the detection as the second detection value detected by the resolver 200 The first detection value used when the brushless motor 100 is driven to rotate based on the deviation from the rotation angle θ. A rotation angle correction amount Δθ for correcting the detected rotation angle θ is calculated.
図７は、学習部３２０Ｌが所定のタイミングで実行を開始する、回転角度補正量Δθの演算処理を示す。なお、所定のタイミングは、ブラシレスモータ１００を回転駆動する必要がないときに、すなわち、ブラシレスモータ１００によって駆動される駆動対象の動作に支障を与えないように適宜設定される。例えば、ブラシレスモータ１００が電動ウォータポンプ２６を駆動する場合、車両のイグニッションスイッチがオン状態となってから電動ウォータポンプを駆動する前に回転角度補正量Δθの演算処理を実行してもよい。 FIG. 7 shows a calculation process of the rotation angle correction amount Δθ that the learning unit 320L starts executing at a predetermined timing. The predetermined timing is appropriately set when it is not necessary to rotationally drive the brushless motor 100, that is, so as not to hinder the operation of the drive target driven by the brushless motor 100. For example, when the brushless motor 100 drives the electric water pump 26, the calculation processing of the rotation angle correction amount Δθ may be executed before the electric water pump is driven after the ignition switch of the vehicle is turned on.
ステップＳ１（図中では「Ｓ１」と略記。以下同様である。）では、学習部３２０Ｌが、ＲＡＭに格納される変数ｍ（＝１，２，３）の値を１に設定する。変数ｍは、通電サイクルの繰り返し回数を示すものであり、例えばｍ＝１である場合には、通電サイクルが第１通電サイクルであることを示す。 In step S1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), learning unit 320L sets the value of variable m (= 1, 2, 3) stored in RAM to 1. The variable m indicates the number of repetitions of the energization cycle. For example, when m = 1, it indicates that the energization cycle is the first energization cycle.
ステップＳ２では、学習部３２０Ｌが、ＲＡＭに格納される変数ｎ（＝１，２，…，６）の値を１に設定する。変数ｎは、通電モード（１）〜（６）のうちのいずれの通電モードが選択されているかを示すものであり、例えばｎ＝１である場合には、通電モード（１）が選択されていることを示す。 In step S2, the learning unit 320L sets the value of the variable n (= 1, 2,..., 6) stored in the RAM to 1. The variable n indicates which of the energization modes (1) to (6) is selected. For example, when n = 1, the energization mode (1) is selected. Indicates that
ステップＳ３では、学習部３２０Ｌは、ＲＡＭに格納された変数ｎの値に基づいて通電モード（１）〜（６）のいずれか１つを選択して通電を行う。具体的には、学習部３２０Ｌは、選択部３２０Ｋに対して、２相通電制御部３２０Ｊで生成された制御信号を選択するように指示するとともに、２相通電制御部３２０Ｊに対して、選択した通電モードで通電を行うように指示する。例えば、ステップＳ２から直ちに本ステップを実行する場合には、変数ｎは１に設定された状態であるので、学習部３２０Ｌは、通電モード（１）を選択して、２相通電制御部３２０Ｊに通電モード（１）で通電を行わせる。 In step S3, the learning unit 320L selects one of the energization modes (1) to (6) based on the value of the variable n stored in the RAM and performs energization. Specifically, the learning unit 320L instructs the selection unit 320K to select the control signal generated by the two-phase energization control unit 320J and selects the two-phase energization control unit 320J. Instruct to energize in energization mode. For example, when this step is executed immediately after step S2, since the variable n is set to 1, the learning unit 320L selects the energization mode (1) and sends it to the two-phase energization control unit 320J. Energization is performed in the energization mode (1).
ステップＳ４では、学習部３２０Ｌは、前ステップのステップＳ３で選択した通電モードに切り替えてから所定時間Ｔが経過したか否かを判定する。そして、学習部３２０Ｌは、所定時間Ｔが経過したと判定した場合には（ＹＥＳ）、ロータ１２０が静止していると判断して、ステップＳ５へ処理を進める一方、所定時間Ｔが経過していないと判定した場合には（ＮＯ）、ロータ１２０は静止していないと判断して、再度ステップＳ４を行う。 In step S4, the learning unit 320L determines whether or not a predetermined time T has elapsed since switching to the energization mode selected in step S3 of the previous step. If the learning unit 320L determines that the predetermined time T has elapsed (YES), the learning unit 320L determines that the rotor 120 is stationary and proceeds to step S5, while the predetermined time T has elapsed. If it is determined that there is not (NO), it is determined that the rotor 120 is not stationary, and Step S4 is performed again.
ステップＳ５では、学習部３２０Ｌは、回転角度検出部３２０Ａで検出されたロータ１２０の検出回転角度θを第２検出値として取得して、その時点における変数ｎ及び変数ｍと関連付けたθ（ｎ，ｍ）としてＲＡＭ等の書き込み可能なメモリに記憶する。例えば、検出回転角度θ（３，２）であれば、第２通電サイクルにおける通電モード（３）によって通電されたときのロータ１２０の検出回転角度θであることを示している。 In step S5, the learning unit 320L obtains the detected rotation angle θ of the rotor 120 detected by the rotation angle detection unit 320A as a second detection value, and θ (n, m) is stored in a writable memory such as a RAM. For example, the detected rotation angle θ (3, 2) indicates the detected rotation angle θ of the rotor 120 when energized in the energization mode (3) in the second energization cycle.
ステップＳ６では、学習部３２０Ｌは、変数ｎが６であるか否か、すなわち、現在の通電サイクルにおいて通電モード（６）まで終了したか否かを判定する。そして、学習部３２０Ｌは、変数ｎが６であると判定した場合には（ＹＥＳ）、次の通電サイクルに進むか否かを判定すべく、ステップＳ７へ処理を進める。一方、学習部３２０Ｌは、変数ｎが６ではないと判定した場合には（ＮＯ）、ステップＳ１０へ処理を進めて変数ｎを１つ増加させ、次の通電モードによる通電を行うべくステップＳ３へ戻る。 In step S6, the learning unit 320L determines whether or not the variable n is 6, that is, whether or not the energization mode (6) has been completed in the current energization cycle. If the learning unit 320L determines that the variable n is 6 (YES), the learning unit 320L advances the process to step S7 to determine whether or not to proceed to the next energization cycle. On the other hand, when the learning unit 320L determines that the variable n is not 6 (NO), the learning unit 320L advances the process to step S10 to increase the variable n by 1, and proceeds to step S3 to perform energization in the next energization mode. Return.
ステップＳ７では、学習部３２０Ｌは、変数ｍが極対数Ｐと同一の値であるか否か、すなわち、本ステップの実行時に第３通電サイクルであるか否かを判定する。そして、学習部３２０Ｌは、変数ｍが極対数Ｐと同一の値であると判定した場合には（ＹＥＳ）、ロータ１２０が略１回転分（機械角３６０deg）回転したと判断して、ステップＳ８へ処理を進めて通電を停止する。一方、学習部３２０Ｌは、変数ｍが極対数Ｐの値より小さいと判定した場合には（ＮＯ）、次の通電サイクルに進むべく、ステップＳ１１へ処理を進めて変数ｍを１つ増加させ、さらに、通電モード（１）による通電を開始すべくステップＳ２へ戻る。 In step S7, the learning unit 320L determines whether or not the variable m has the same value as the number P of pole pairs, that is, whether or not it is the third energization cycle when this step is executed. If the learning unit 320L determines that the variable m is the same value as the pole pair number P (YES), the learning unit 320L determines that the rotor 120 has rotated approximately one rotation (mechanical angle 360 deg), and step S8. Proceed to the process to stop energization. On the other hand, if the learning unit 320L determines that the variable m is smaller than the value of the number P of pole pairs (NO), the process proceeds to step S11 to increase the variable m by one in order to proceed to the next energization cycle, Further, the process returns to step S2 to start energization in the energization mode (1).
ステップＳ９では、学習部３２０Ｌは、ステップＳ５において変数ｎ及び変数ｍと関連付けて記憶した検出回転角度θ（ｎ，ｍ）に基づいて回転角度補正量Δθを演算し、これをＲＡＭ等の書き込み可能なメモリに記憶する。回転角度補正量Δθは、加算部３２０Ｃにおいて、機械角として検出される検出回転角度θを補正できるように、機械角に換算して記憶されてもよい。回転角度補正量Δθは、以下のように２つの演算方法のいずれか一方により演算可能である。 In step S9, the learning unit 320L calculates the rotation angle correction amount Δθ based on the detected rotation angle θ (n, m) stored in association with the variables n and m in step S5, and can write this to the RAM or the like. Memorize in memory. The rotation angle correction amount Δθ may be converted into a mechanical angle and stored so that the addition unit 320C can correct the detected rotation angle θ detected as a mechanical angle. The rotation angle correction amount Δθ can be calculated by either one of the two calculation methods as follows.
図８は、回転角度補正量Δθを演算するための第１の演算方法を示す。
先ず、学習部３２０Ｌは、各通電サイクルで検出・記憶された検出回転角度θ１，θ２，θ３を通電モード毎に平均して平均検出回転角度θaveを演算する。このとき、学習部３２０Ｌは、機械角で検出された検出回転角度θ１，θ２，θ３を、それぞれ電気角に換算する。検出回転角度θ１については、検出された機械角を３倍にし、検出回転角度θ２については、検出された機械角から１２０deg減算した減算値を３倍にし、検出回転角度θ３については、検出された機械角から２４０deg減算した減算値を３倍にすることで、検出回転角度θ１，θ２，θ３を電気角に換算する。例えば、通電モード（１）については、以下の式によって平均検出回転角度θaveを演算する。
θave＝θ（１，１）＋θ（１，２）−１２０＋θ（１，３）−２４０
FIG. 8 shows a first calculation method for calculating the rotation angle correction amount Δθ.
First, the learning unit 320L is detected rotation angle θ1, which is detected and stored in each energization cycle, .theta.2, on average calculates the average detected rotation angle theta ave each energization mode .theta.3. At this time, the learning unit 320L converts the detected rotation angles θ1, θ2, and θ3 detected by the mechanical angles into electrical angles. For the detected rotation angle θ1, the detected mechanical angle is tripled, for the detected rotational angle θ2, the subtracted value obtained by subtracting 120 deg from the detected mechanical angle is tripled, and the detected rotational angle θ3 is detected. By subtracting 240 degrees from the mechanical angle, the detected rotation angles θ1, θ2, and θ3 are converted into electrical angles. For example, for the energization mode (1), the average detected rotation angle θ ave is calculated by the following equation.
θ ave = θ (1,1) + θ (1,2) −120 + θ (1,3) −240
次に、学習部３２０Ｌは、通電モード毎に励磁角度θexと平均検出回転角度θaveとの偏差（θex−θave）である平均偏差Δθaveを演算する。そして、学習部３２０Ｌは、通電モード毎に演算された６つの平均偏差Δθaveを平均して回転角度補正量Δθを演算する。 Next, the learning unit 320L calculates an average deviation Δθ ave that is a deviation (θ ex −θ ave ) between the excitation angle θ ex and the average detected rotation angle θ ave for each energization mode. Then, the learning unit 320L calculates the rotation angle correction amount Δθ by averaging the six average deviations Δθ ave calculated for each energization mode.
第１の演算方法では、回転角度補正量Δθを演算するうえで、通電モード毎に第１〜第３通電サイクルの検出回転角度θ１，θ２，θ３の平均偏差Δθaveを演算しているので、理想回転角度θidealと検出回転角度θとの偏差がロータ１２０の磁極対間でばらつく可能性があることを考慮している。また、回転角度補正量Δθを１つの値として演算しているので、ブラシレスモータ１００を回転駆動する際に用いられる第１検出値としての検出回転角度θの補正に係る処理負担が軽くなる点で有効である。 In the first calculation method, when calculating the rotation angle correction amount Δθ, the average deviation Δθ ave of the detected rotation angles θ1, θ2, θ3 of the first to third energization cycles is calculated for each energization mode. It is considered that the deviation between the ideal rotation angle θ ideal and the detected rotation angle θ may vary between the magnetic pole pairs of the rotor 120. Further, since the rotation angle correction amount Δθ is calculated as one value, the processing burden related to the correction of the detected rotation angle θ as the first detection value used when the brushless motor 100 is rotationally driven is reduced. It is valid.
図９は、回転角度補正量Δθを演算するための第２の演算方法を示す。
平均検出回転角度θave及び平均偏差Δθaveの演算は、第１の演算方法と同様であるが、平均偏差Δθaveを、対応する平均検出回転角度θaveと同一の検出回転角度θに対する回転角度補正量Δθとするとともに、各平均検出回転角度θaveの間における検出回転角度θに対しては平均偏差Δθaveを、線形補間、放物線補間、最近傍補間等の様々な補間方法によって補間して回転角度補正量Δθとしている点で異なる。すなわち、第２の演算方法では、ロータ１２０の回転角度（検出回転角度θ）に応じた回転角度補正量Δθを演算している。
FIG. 9 shows a second calculation method for calculating the rotation angle correction amount Δθ.
The calculation of the average detected rotation angle θ ave and the average deviation Δθ ave is the same as in the first calculation method, but the average deviation Δθ ave is determined as the rotation angle with respect to the same detected rotation angle θ as the corresponding average detected rotation angle θ ave. In addition to the correction amount Δθ, the average deviation Δθ ave is interpolated by various interpolation methods such as linear interpolation, parabolic interpolation, and nearest neighbor interpolation with respect to the detected rotation angle θ between the average detected rotation angles θ ave. The difference is that the rotation angle correction amount Δθ is used. That is, in the second calculation method, the rotation angle correction amount Δθ corresponding to the rotation angle of the rotor 120 (detected rotation angle θ) is calculated.
例えば、線形補間によって平均偏差Δθaveを補間する場合には、検出回転角度θが５５〜１２３degの区間において、回転角度補正量Δθは、以下の式で示される。
Δθ＝−（２／１７）θ＋（１９５／１７）
For example, when the average deviation Δθ ave is interpolated by linear interpolation, the rotation angle correction amount Δθ is expressed by the following expression in a section where the detected rotation angle θ is 55 to 123 deg.
Δθ = − (2/17) θ + (195/17)
第２の演算方法では、第１の演算方法と同様に、回転角度補正量Δθを演算するうえで、通電モード毎に第１〜第３通電サイクルで第２検出値として検出された検出回転角度θ１，θ２，θ３の平均偏差Δθaveを演算しているが、第１の演算方法と異なり、通電モード毎に演算された６つの平均偏差Δθaveの平均値を回転角度補正量Δθとせず、平均偏差Δθaveとその補間値を回転角度補正量Δθとしている。したがって、通電モード間における平均偏差Δθaveのばらつきを考慮しつつ、ブラシレスモータ１００を回転駆動する際に用いられる第１検出値としての検出回転角度θを補正できる点で有効である。 In the second calculation method, similarly to the first calculation method, when calculating the rotation angle correction amount Δθ, the detected rotation angle detected as the second detection value in the first to third energization cycles for each energization mode. .theta.1, .theta.2, but by calculating the average deviation [Delta] [theta] ave of .theta.3, unlike the first calculation method, without the mean value of the six average deviation [Delta] [theta] ave computed for each energization mode and the rotational angle correction amount [Delta] [theta], The average deviation Δθ ave and its interpolation value are used as the rotation angle correction amount Δθ. Therefore, it is effective in that the detection rotation angle θ as the first detection value used when the brushless motor 100 is rotationally driven can be corrected while considering the variation of the average deviation Δθ ave between the energization modes.
上記の第１及び第２の演算方法における別例について説明する。
図１０（ａ）は、第１〜第３通電サイクルの特定の通電モードによる励磁角度θexに対して、検出回転角度θの許容範囲を規定した製造規格範囲を示している。かかる製造規格範囲は、ロータ１２０を回転駆動させる際の異音やトルク変動が許容値未満となるように許容差を規定している。例えば、通電モード（２）での励磁角度θexは電気角１２０degであり、これに対し、検出回転角θの許容差は±６degで規定されている。
Another example of the first and second calculation methods will be described.
FIG. 10A shows a manufacturing standard range that defines an allowable range of the detected rotation angle θ with respect to the excitation angle θ ex in the specific energization mode of the first to third energization cycles. The manufacturing standard range defines a tolerance so that abnormal noise and torque fluctuation when the rotor 120 is rotationally driven are less than the tolerance. For example, the excitation angle θ ex in the energization mode (2) is an electrical angle of 120 deg, whereas the tolerance of the detected rotation angle θ is defined as ± 6 deg.
図１０（ｂ）に示すように、例えば、第１〜第３通電サイクルの通電モード（２）における検出回転角度θ１，θ２，θ３が、それぞれ、θ１＝１１５deg，θ２＝１２５deg，θ３＝１２５degとして検出されると、平均検出回転角度θaveは約１２１．６degと演算され、これにより平均偏差Δθaveは−１．６degと演算される。
図１０（ａ）を再び参照すると、平均検出回転角度θaveは、平均偏差Δθaveの分、理想回転角度θidealから乖離して、第１通電サイクルの検出回転角度θ１と平均検出回転角度θaveとの偏差が−６．６degとなり、製造規格範囲の許容差である±６degを超えてしまう。このような平均検出回転角度θaveから上記の第１又は第２の演算方法によって演算された回転角度補正量Δθを、ブラシレスモータ１００を回転駆動する際に用いられる第１検出値としての検出回転角度θの補正に用いると、ロータ１２０を回転駆動させる際の異音やトルク変動が許容値以上となってしまうおそれがある。
As shown in FIG. 10B, for example, the detected rotation angles θ1, θ2, and θ3 in the energization mode (2) of the first to third energization cycles are θ1 = 115 deg, θ2 = 125 deg, and θ3 = 125 deg, respectively. When detected, the average detected rotation angle θ ave is calculated to be about 121.6 deg, and the average deviation Δθ ave is calculated to be −1.6 deg.
Referring to FIG. 10A again, the average detected rotation angle θ ave is deviated from the ideal rotation angle θ ideal by the average deviation Δθ ave , and the detected rotation angle θ1 of the first energization cycle and the average detected rotation angle θ. The deviation from ave is −6.6 deg, exceeding ± 6 deg which is the tolerance of the manufacturing standard range. Rotation angle correction amount Δθ calculated from the average detected rotation angle θ ave by the above first or second calculation method is detected rotation as a first detection value used when the brushless motor 100 is driven to rotate. If it is used to correct the angle θ, there is a risk that abnormal noise or torque fluctuation when the rotor 120 is driven to rotate will be greater than or equal to an allowable value.
そこで、各通電サイクルにおける同一の通電モードで第２検出値として検出された検出回転角度θ１，θ２，θ３とこれらに基づいて演算された平均検出回転角度θaveとの偏差が製造規格範囲の許容差を超えてしまう場合には、当該通電モードについての平均検出回転角度θaveを別方法で演算するか、あるいは、回転角度補正量Δθの演算処理を停止してもよい。 Therefore, the deviation between the detected rotation angles θ1, θ2, and θ3 detected as the second detection values in the same energization mode in each energization cycle and the average detected rotation angle θave calculated based on these are acceptable for the manufacturing standard range. When the difference is exceeded, the average detected rotation angle θ ave for the energization mode may be calculated by another method, or the calculation processing of the rotation angle correction amount Δθ may be stopped.
図１１に示すように、第１及び第２の演算方法において、平均検出回転角度θaveを別方法で演算する場合には、当該通電モードで第２検出値として検出された検出回転角度θ１，θ２，θ３のうち最大値（θ２又はθ３＝１２５deg）及び最小値（θ１＝１１５deg）をそれぞれ１つずつ選択し、最大値と最小値との平均値（１２０deg）を平均検出回転角度θaveとしてもよい。 As shown in FIG. 11, in the first and second calculation methods, when the average detected rotation angle θ ave is calculated by another method, the detected rotation angle θ1, detected as the second detection value in the energization mode. The maximum value (θ2 or θ3 = 125 deg) and the minimum value (θ1 = 115 deg) are selected one by one from θ2 and θ3, and the average value (120 deg) of the maximum value and the minimum value is set as the average detection rotation angle θ ave. Also good.
本実施形態に係るコントローラ３００は、ブラシレスモータ１００を回転駆動する際に、レゾルバ２００により第１検出値として検出される検出回転角度θを補正する回転角度補正量Δθを演算するために、ブラシレスモータ１００を回転駆動しない場合に、３相のうち２相に通電して励磁する通電モード（１）〜（６）を１つの通電サイクルとして、この通電サイクルを極対数Ｐに応じて３回繰り返して複数の励磁角度θexで順次励磁を行い、励磁毎にロータ１２０の回転角度を保持したときにレゾルバ２００により第２検出値として検出回転角度θ１，θ２，θ３を検出している。そして、本実施形態に係るコントローラ３００は、通電モード毎に、各通電サイクルで第２検出値として検出された検出回転角度θ１，θ２，θ３とその通電モードに対応する励磁角度θexとの偏差に基づいて回転角度補正量Δθを演算している。 The controller 300 according to the present embodiment calculates a rotation angle correction amount Δθ for correcting the detected rotation angle θ detected as the first detection value by the resolver 200 when the brushless motor 100 is rotationally driven. When 100 is not rotationally driven, the energization modes (1) to (6) in which energization is performed by energizing two phases out of the three phases are defined as one energization cycle, and this energization cycle is repeated three times according to the number P of pole pairs. performed sequentially excited by a plurality of excitation angle theta ex, detecting the rotation angle θ1 as the second detection value by the resolver 200 when holding the rotation angle of the rotor 120 for each excitation, .theta.2, it detects the .theta.3. The controller 300 according to the present embodiment, for each energization mode, deviates between the detected rotation angles θ1, θ2, θ3 detected as the second detection value in each energization cycle and the excitation angle θ ex corresponding to the energization mode. Based on the above, the rotation angle correction amount Δθ is calculated.
したがって、本実施形態に係るコントローラ３００によれば、回転角度補正量Δθは、ステータ１１０の励磁角度θexとそのときのロータ１２０の検出回転角度θとの偏差がロータ１２０の磁極対間においてばらつくことを考慮して演算されるので、１つの励磁角度θexに対する検出回転角度θの偏差に基づいて、レゾルバ２００により第１検出値として検出される検出回転角度θを全て一様に補正する場合と比較すると、例えばモータトルクの低下等、検出回転角度θと実際の回転角度との乖離による影響を一層低減することができる。 Therefore, according to the controller 300 according to the present embodiment, the rotation angle correction amount Δθ is such that the deviation between the excitation angle θ ex of the stator 110 and the detected rotation angle θ of the rotor 120 at that time varies between the magnetic pole pairs of the rotor 120. Therefore, the detection rotation angle θ detected as the first detection value by the resolver 200 is uniformly corrected based on the deviation of the detection rotation angle θ with respect to one excitation angle θ ex . In comparison with the above, for example, the influence of the deviation between the detected rotation angle θ and the actual rotation angle, such as a decrease in motor torque, can be further reduced.
なお、上記の実施形態において、２相通電制御部３２０Ｊは、スイッチング素子３１１ａ〜３１１ｆの通電モードに従ってオン状態とするもののオン・オフ比率であるデューティを変更することで、各通電モードによるロック電流の大きさを調整することができる。例えば、２相通電制御部３２０Ｊが、制御信号のデューティを１００％に設定すると、通電される２相の両端子電圧間の電位差は電源電圧値Ｅに相当する電圧とすることができる一方、制御信号のデューティを５０％に設定すると、通電される２相の両端子電圧間の電位差は電源電圧値Ｅの半分に相当する電圧とすることができる。 In the above embodiment, the two-phase energization control unit 320J changes the duty that is the on / off ratio of the switching elements 311a to 311f according to the energization mode of the switching elements 311a to 311f. The size can be adjusted. For example, when the two-phase energization control unit 320J sets the duty of the control signal to 100%, the potential difference between the two-phase terminal voltages to be energized can be a voltage corresponding to the power supply voltage value E. When the duty of the signal is set to 50%, the potential difference between the two-phase both-terminal voltages to be energized can be a voltage corresponding to half of the power supply voltage value E.
図１２に示すように、２相通電制御部３２０Ｊの生成する制御信号のデューティに関して、ロータ１２０を励磁角度θexまで回転可能なデューティが、ブラシレスモータ１００又はこれにより駆動される駆動対象の温度依存性により異なる場合には、温度に応じてデューティを設定することができる。例えば、ブラシレスモータ１００がエンジンの冷却水を圧送する電動ウォータポンプを駆動する場合に、ロータ１２０を励磁角度θexまで回転可能なデューティは、曲線Ｌ１で示されるように、冷却水の水温がエンジンの通常運転時における通常温度ＴＡ［℃］であるときにＤ１［％］以上である一方、曲線Ｌ２で示されるように、冷却水の水温が比較的低いＴＢ［℃］であるときにフリクションの増加によってＤ１［％］よりも高いＤ２［％］以上であるとすると、各通電モードにおけるデューティの設定可能範囲は、通常温度ＴＡ時にはＤ１〜１００［％］である一方、低温ＴＢ時にはＤ２〜１００［％］であり、水温ＴＡとＴＢとの間では設定可能範囲を水温に応じて連続的又は段階的に変更して設定可能である。 As shown in FIG. 12, with respect to the duty of the control signal generated by the two-phase energization control unit 320J, the duty capable of rotating the rotor 120 to the excitation angle θ ex depends on the temperature of the brushless motor 100 or the driving target driven thereby. In the case of different characteristics, the duty can be set according to the temperature. For example, when the brushless motor 100 drives an electric water pump that pumps engine coolant, the duty that allows the rotor 120 to rotate to the excitation angle θ ex is such that the coolant temperature is the engine temperature as shown by the curve L1. D1 [%] or higher when the normal temperature TA [° C.] during normal operation of the engine is greater than D1 [%], but as shown by the curve L2, the friction of the cooling water is relatively low TB [° C.]. Assuming that D2 [%] is higher than D1 [%] due to the increase, the duty setting range in each energization mode is D1 to 100 [%] at normal temperature TA, while D2 to 100 at low temperature TB. It can be set by changing the settable range between the water temperatures TA and TB continuously or stepwise according to the water temperature.
上記の実施形態において、学習部３２０Ｌは、第１又は第２の演算方法のいずれか一方で回転角度補正量Δθを演算するものとして説明したが、これに代えて、通電モード間における平均偏差Δθaveのばらつきが所定値未満である場合には、第１の演算方法を選択して回転角度補正量Δθを補正する一方、所定値以上である場合には、第２の演算方法を選択して回転角度補正量Δθを演算してもよい。 In the above embodiment, the learning unit 320L has been described as calculating the rotation angle correction amount Δθ by either the first or second calculation method, but instead of this, the average deviation Δθ between the energization modes is calculated. If the ave variation is less than a predetermined value, the first calculation method is selected to correct the rotation angle correction amount Δθ, while if it is greater than the predetermined value, the second calculation method is selected. The rotation angle correction amount Δθ may be calculated.
上記の実施形態において、学習部３２０Ｌは、２相通電制御部３２０Ｊ及び選択部３２０Ｋを介して、第１〜第３通電サイクルの各通電サイクルにおいて、通電モード（１）〜（６）の６つの通電モードを順次切り替えていた。これに代えて、学習部３２０Ｌは、２相通電制御部３２０Ｊを介して、各通電サイクルにおいて、通電モード（１），（３），（５）の３つの通電モードを順次切り替える、あるいは、通電モード（２），（４），（６）の３つの通電モードを順次切り替えるようにしてもよい。要するに、学習部３２０Ｌは、２相通電制御部３２０Ｊを介して、ロータ１２０が１回転するように、通電モードを切り替えることができればよい。 In the above embodiment, the learning unit 320L includes six energization modes (1) to (6) in each energization cycle of the first to third energization cycles via the two-phase energization control unit 320J and the selection unit 320K. The energization mode was switched sequentially. Instead, the learning unit 320L sequentially switches the three energization modes (1), (3), and (5) in each energization cycle via the two-phase energization control unit 320J, or energizes The three energization modes of modes (2), (4), and (6) may be switched sequentially. In short, the learning unit 320L only needs to be able to switch the energization mode so that the rotor 120 makes one rotation via the two-phase energization control unit 320J.
上記の実施形態において、レゾルバ２００の軸倍角を１Ｘとしていたが、これに限らず、他の軸倍角としてもよい。例えば、レゾルバ２００の軸倍角を３Ｘとすれば、通電モードの切り替えによって、励磁角度θex及び理想回転角度θidealは同じ角度で変化するので、電気角から機械角へ又は機械角から電気角への換算が不要になる点で有効である。 In the above embodiment, the axial multiplication angle of the resolver 200 is 1X. However, the present invention is not limited to this, and other axial multiplication angles may be used. For example, if the axial multiplication angle of the resolver 200 is 3X, the excitation angle θ ex and the ideal rotation angle θ ideal change at the same angle by switching the energization mode, so the electrical angle changes from the mechanical angle to the mechanical angle or from the mechanical angle to the electrical angle. This is effective in that no conversion is required.
上記の実施形態において、ロータ１２０の回転角度をレゾルバ２００によって検出していたが、これに限らず、ホール素子、ホールＩＣ、ロータリーエンコーダ、ポテンショメータ等の様々な回転角度検出器を用いてもよい。また、極対数Ｐを３としていたが、２又は４以上としてもよい。さらに、前述のように、ブラシレスモータ１００の回転駆動は正弦波駆動方式に限らず、矩形波駆動方式であってもよい。 In the above embodiment, the rotation angle of the rotor 120 is detected by the resolver 200. However, the present invention is not limited to this, and various rotation angle detectors such as a Hall element, a Hall IC, a rotary encoder, and a potentiometer may be used. Moreover, although the number P of pole pairs was set to 3, it is good also as 2 or 4 or more. Furthermore, as described above, the rotational driving of the brushless motor 100 is not limited to the sine wave driving method, but may be a rectangular wave driving method.
以上、本発明者によってなされた発明を第１実施形態及び第２実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 As mentioned above, although the invention made | formed by this inventor was concretely demonstrated based on 1st Embodiment and 2nd Embodiment, this invention is not limited to said embodiment, It does not deviate from the summary of this invention. Various changes can be made within the range.
１００…ブラシレスモータ、１１０…ステータ、１１０Ｕ…Ｕ相コイル、１１０Ｖ…Ｖ相コイル、１１０Ｗ…Ｗ相コイル、１２０…ロータ、２００…レゾルバ（回転角度検出器）、３００…コントローラ、３１０…インバータ、３２０…制御ユニット、３２０Ａ…回転角度検出部、３２０Ｊ…２相通電制御部、３２０Ｌ…学習部、３２０Ｂ…補正量記憶部、３２０Ｃ…加算部、θex…励磁角度、θ…検出回転角度（第１検出値、第２検出値）、θ１，θ２，θ３…各通電サイクルにおける検出回転角度、θave…平均検出回転角度、Δθave…平均偏差、Δθ…回転角度補正量 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Brushless motor, 110 ... Stator, 110U ... U-phase coil, 110V ... V-phase coil, 110W ... W-phase coil, 120 ... Rotor, 200 ... Resolver (rotation angle detector), 300 ... Controller, 310 ... Inverter, 320 ... control unit, 320A ... rotation angle detecting unit, 320 J ... 2-phase power supply controller, 320L ... learning unit, 320B ... correction amount storage unit, 320C ... adding unit, theta ex ... excitation angle, theta ... detected rotational angle (first Detection value, second detection value), θ1, θ2, θ3... Detection rotation angle in each energization cycle, θ ave ... average detection rotation angle, Δθ ave ... average deviation, Δθ ... rotation angle correction amount
Claims (3)
前記モータを回転駆動しないときに、ステータのコイルのうち２相に通電する通電モードを所定時間毎に切り替えて複数の励磁角度で順次励磁を行う２相励磁制御手段と、
前記２相励磁制御手段による励磁毎に前記回転角度検出器により検出された回転角度の第２検出値と当該第２検出値を検出したときの励磁による励磁角度との偏差を演算する演算手段と、
前記モータを回転駆動するときに前記回転角度検出器により検出された前記回転角度の第１検出値を前記偏差に基づいて補正する補正手段と、
を備えた、モータ制御装置。 A motor control device that rotationally drives a motor based on a first detected value of a rotation angle detected by a rotation angle detector of the rotor,
Two-phase excitation control means for switching the energization mode for energizing two phases among the coils of the stator every predetermined time when the motor is not rotationally driven and sequentially exciting at a plurality of excitation angles;
Calculating means for calculating a deviation between the second detected value of the rotation angle detected by the rotation angle detector for each excitation by the two-phase excitation control means and the excitation angle by the excitation when the second detected value is detected; ,
Correction means for correcting the first detection value of the rotation angle detected by the rotation angle detector when the motor is driven to rotate based on the deviation;
A motor control device.
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